- Água 2019-1

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Água
Profª. Drª. Elisa d’Avila Costa Cavalcanti
Bioquímica de Alimentos – EN/UNIRIO 2019.1
Água
• Substância mais abundante no planeta (estados sólido, 
líquido e gasoso)
• Tecidos biológicos, geralmente, 50-90% de água
• Essencial às funções biológicas (transporte, enzimas, 
solubilização, etc) NO ESTADO LÍQUIDO
• Em alimentos, a água influencia a textura, aparência, 
sabor, reatividade dos seus componentes químicos, 
susceptibilidade ao crescimento de micro-organismos
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Teores de água de alimentos
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H2O
2 orbitais não-ligantes (par eletrônico cada) + eletronegatividade do oxigênio
Alto MOMENTO DIPOLAR Ligações de H
Molécula da água
Molécula da água
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carga parcial (δ)
Molécula da água
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https://www.scienceabc.com/pure-sciences/water-polar-nonpolar.html
Propriedades físicas da água
• As forças intermoleculares são muito fortes – ligações 
de hidrogênio
• Cada molécula de água é capaz de formar ligações de 
hidrogênio com até 4 outras moléculas de água
• A água no estado líquido encontra-se em constante 
movimento, com formação e ruptura de ligações de 
hidrogênio (média de 3,4 ligações de H por molécula)
• Vapor – ausência de ligações de H entre moléculas
• Gelo – 4 ligações de H por molécula
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Propriedades físicas da água
Característica física Valor
Peso molecular 18,0
Ponto de fusão 0,0 °C
Ponto de ebulição 100,0 ºC
Calor de fusão 6,0 kJ/mol
Calor de vaporização 40,6 kJ/mol
Calor de sublimação 50,9 kJ/mol
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Propriedade H2O H2S NH3
Massa molecular 18 34 17
Densidade 1,00 1,19 0,68
Ponto de ebulição (ºC) 100 -60 -33
Ponto de fusão (ºC) 0 -83 -78
Propriedades físicas da água
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Propriedades físicas da água
Água se expande quando solidifica
gelo  menos denso
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Propriedades físicas da água
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• No gelo, cada molécula de água 
faz 4 ligações de H
• No estado líquido, cada molécula 
de água está ligada, em média, a 
3,4 outras moléculas de água
• Na fusão do gelo, é quebrado o 
mínimo de ligações de H para que 
a água se torne líquida 
• Na passagem para o estado 
gasoso, a quase totalidade das 
ligações de H são desfeitas
Propriedades físicas da água
• No gelo, os átomos de água ocupam apenas 42% 
do volume total do gelo;
• 58% do gelo é espaço vazio ( ↓ densidade);
• Espaço entre as moléculas de água no gelo 
não acomoda outras moléculas;
Solução 
aquosa
(de sal ou 
açúcar)
Água cristaliza 
como gelo 
puro
FRIO
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Propriedades físicas da água
Bioquímica de Alimentos – EN/UNIRIO 2018.2
• Concentração por congelamento
(ex.: leite, sucos)
Diagrama de fases da água
Propriedades físicas da água
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Liofilização
Interações Água - Soluto
• Substâncias hidrofílicas (polar) x hidrofóbicas (apolar)
• Interações soluto - água:
– Interações carga-dipolo (ex.: Na+)
– Interações dipolo-dipolo (ex.: ligação de H)
– Interações dipolo-induzido-dipolo (ex.: Van der Waals)
• Força das ligações/interações: 
– Covalente > carga > dipolo > dipolo-induzido
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Solutos com íons e grupos iônicos 
 Força maior que de ligações de H
 Reduz T de congelamento e aumenta T de ebulição
 Salting in e Salting out
Interações Água - Soluto
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Interações Água - Soluto
• A interação da água com grupos polares neutros (sem 
carga), capazes de fazer pontes de hidrogênio, é a mais 
encontrada em alimentos
» Estabelecimento de novas pontes de 
hidrogênio substituindo as existentes entre 
as moléculas de água
• O pequeno volume molecular da água permite a 
penetração entre moléculas de grandes dimensões
Solutos com grupos hidrofílicos não-iônicos 
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Ligações de H com outros compostos:
hidroxila (OH), carbonila (COH), carboxila (COOH),
amino (NH2) 
Interações Água - Soluto
Solutos com grupos hidrofílicos não-iônicos 
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• Repulsão entre as moléculas de água e os grupos 
apolares
» Aumento de ligações de hidrogênio entre 
as moléculas de água adjacentes aos 
grupos apolares
• Formação de hidratos clatratos ou micelas
Interações Água - Soluto
Solutos hidrofóbicos (apolares)
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Clatrato – semelhante ao gelo
Interações Água - Soluto
Solutos hidrofóbicos (apolares)
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Micela
Interações Água - Soluto
Solutos hidrofóbicos (apolares)
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Interações Água - Soluto
Solutos hidrofóbicos (apolares)
• Exemplos de moléculas aprisionadas em hidratos 
clatratos: dióxido de carbono, óxido de etileno, aminas 
de cadeia curta.
• Micelas são formadas em alimentos principalmente com 
a participação de proteínas (possuem grupos polares e 
apolares)
• Exemplo de micela: gordura do leite
• A micela é alterada por mudanças no meio (pH, 
temperatura, concentração salina, etc)
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Interações Água - Soluto
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Fonte: Princípios de Bioquímica de Leninger.
Água Ligada:
• forte interação com os outros constituintes ou retida 
fisicamente
• mobilidade reduzida
• não congela a - 40ºC
• não suporta o crescimento microbiano
• não funciona como solvente ou reagente em reações 
químicas e enzimáticas
Água ligada x Água livre
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Água Livre: 
• não comprometida por interações com solutos
• se comporta como a água pura
• congela a - 40ºC
• proporciona o crescimento microbiano
• funciona como solvente ou reagente em 
reações químicas e enzimáticas
• equivale ao teor de umidade dos alimentos (+ água de multicamadas)
Água ligada x Água livre
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Alimento g H2O/ 100g matéria seca
Umidade 
(%)
Leite integral 
fluido
1,2 - 1,9
87,3
Leite integral 
em pó
3,0
Frango 4,8 73,5
Água ligada x Água livre
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Capacidade de ligar água:
• Capacidade de uma matriz de aprisionar moléculas de 
água, prevenindo sua exsudação;
• Principal fração de água dos alimentos;
• Influenciada pela alteração dos componentes do alimento
Água ligada x Água livre
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• Deterioração de um alimento – crescimento de micro-
organismos, atividade enzimática e reações químicas (na 
sua maioria, dependem da disponibilidade de água)
• Alimentos com o mesmo teor de água diferem em 
perecibilidade (água livre x água ligada)
• Atividade de água (Aa) – parâmetro capazde prever 
melhor a estabilidade dos alimentos
Atividade de água (Aa)
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• Atividade de água (Aa) – parâmetro que reflete a força 
com que a água está interagindo com os constituintes do 
alimento (água livre x água ligada)
Onde: P = pressão de vapor da amostra
P0 = pressão de vapor da água pura
Atividade de água (Aa)
0p
pAa  Água puraAa = 1,0
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• A atividade de água de um alimento pode ser reduzida 
pela remoção de água ou pela adição de solutos 
higroscópicos (ambos levam ao aumento da concentração 
de solutos)
• Menor deterioração, menor ponto de 
congelamento
Atividade de água (Aa)
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Classificação dos Alimentos em função da Aa
Aa > 0,9 – Alimentos muito úmidos
• solução diluída
Crescimento microbiano
Reações químicas e enzimáticas
- excessiva diluição dos reagentes
Atividade de água (Aa)
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0,6 < Aa < 0,9 – Alimentos de umidade intermediária
 Crescimento de patógenos (0,85)
Máxima taxa de reações
- aproximação dos reagentes
Aa < 0,6 – Alimentos de baixa umidade
 Crescimento de microbiano
Aa < 0,3 – Água de monocamada
Reações químicas e enzimáticas
- ausência de solvente
- exceto oxidação lipídica
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Alimento Aa
Frutas e hortaliças frescas > 0,97
Aves e pescado frescos > 0,98
Carnes frescas > 0,95
Ovos 0,97
Pão 0,95 - 0,96
Queijos frescos 0,91 – 0,99
Queijo parmesão 0,68 - 0,76
Nozes 0,66 - 0,84
Geléia 0,75 - 0,80
Arroz 0,80 - 0,87
Farinha de trigo 0,67 - 0,87
Mel 0,57 - 0,67
Frutas secas 0,51 - 0,89
Açúcar 0,10
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Dispersões em alimentos
Solução x Dispersão
Sistemas 
monofásicos
Sistemas 
polifásicos
(soluto < 10 nm) (dispersóide > 10 nm)
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Dispersões em alimentos
Dispersão – maioria dos alimentos
- velocidade de mudanças químicas
- sabor
- aparência visual
- consistência
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Dispersões (sistemas polifásicos) 
• Dispersões coloidais
10 nm < dispersóide < 0,1 mm
• Suspensões 
dispersóides > 0,1 mm
Dispersões em alimentos
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10-8 10-4
10 nm 0,1 mm
Dispersões Coloidais
Fase 
dispersa
Fase 
dispersante Classe Exemplo
Sólido Líquido Sol Dispersão de pectina
Líquido Sólido Gel Gelatina
Líquido Líquido Emulsão Maionese
Gás Líquido Espuma Clara em neve
Gás Sólido Espuma sólida Sorvete
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Dispersões Coloidais
Sol e Gel
Sol – ex.: dispersão de pectina, gelatina
Gel – ex.: gelatina, queijo, geléia
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Dispersões Coloidais
Emulsão (líquido em líquido)
Alimento Tipo de Emulsão
Leite O/A
Creme; Manteiga A/O
Maionese A/O
Massa de bolo O/A
Sorvete; mousse O/A
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Dispersões Coloidais
Emulsão (líquido em líquido)
Uso de emulsificantes
• Substâncias tensoativas
• compostos anfifílicos
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Dispersões Coloidais
Emulsão (líquido em líquido)
Alimento Tipo de Emulsão
Leite O/A
Creme; Manteiga A/O
Maionese A/O
Massa de bolo O/A
Sorvete; mousse O/A
Agente emulsificante ??
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Dispersões Coloidais
Emulsão (líquido em líquido)
Uso de emulsificantes
• Substâncias tensoativas
• compostos anfifílicos
Uso de estabilizantes
• aumento da viscosidade – dificulta a coalescência
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Dispersões Coloidais
Espuma (gás em líquido)
Ex.: clara em neve; espuma da cerveja
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Dispersões Coloidais
Espuma sólida (gás em sólido)
Ex.: sorvete; pão
• venda de “ar”
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pH
pH= - log10 [H+]
Ex. [H+] = 10-7 moles/L
pH = - log10 [10-7] = 7
A adição de ácido à água aumenta a [H+], reduzindo o pH
A adição de álcali à água reduz a [H+], aumentando o pH
H2O H+ + OH-
pHConservação e processamento dos alimentos
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